Жука пленкаларды жайгаштыруу ыкмаларына кеңири сереп: MOCVD, магнетрондук чачыратуу жана PECVD

Жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүдө фотолитография жана гравюралоо эң көп айтылган процесстер болсо, эпитаксиалдык же жука пленка чөктүрүү ыкмалары да бирдей маанилүү. Бул макалада чип жасоодо колдонулган бир нече кеңири таралган жука пленка чөктүрүү ыкмалары келтирилген, анын ичиндеMOCVD, магнетрондук чачыратуу, жанаPECVD.

Эмне үчүн жука пленка процесстери чип өндүрүшүндө маанилүү?

Мисал катары, жөнөкөй бышырылган жалпак нанды элестетиңиз. Ал өзүнчө эле даамсыз болушу мүмкүн. Бирок, бетин ар кандай соустар менен, мисалы, туздуу буурчак пастасы же таттуу угут сиробу менен сүртүү менен анын даамын толугу менен өзгөртө аласыз. Бул даам күчөтүүчү каптоолор окшошжука пленкаларжарым өткөргүч процесстерде, ал эми жалпак нандын өзү төмөнкүлөрдү билдиретсубстрат.

Чиптерди жасоодо жука пленкалар көптөгөн функционалдык ролдорду аткарат — изоляция, өткөрүмдүүлүк, пассивдештирүү, жарыкты сиңирүү ж.б. — жана ар бир функция белгилүү бир чөктүрүү ыкмасын талап кылат.

1. Металл-органикалык химиялык буу чөктүрүү (MOCVD)

MOCVD – жогорку сапаттагы жарым өткөргүч жука пленкаларды жана наноструктураларды чөктүрүү үчүн колдонулган өтө өнүккөн жана так ыкма. Ал светодиоддор, лазерлер жана күчтүү электроника сыяктуу түзүлүштөрдү жасоодо чечүүчү ролду ойнойт.

MOCVD системасынын негизги компоненттери:

• Газ жеткирүү системасы
  Реакция камерасына реагенттерди так киргизүү үчүн жооптуу. Буга төмөнкүлөрдүн агымын башкаруу кирет:

• Ташуучу газдар

• Металл-органикалык прекурсорлор

• Гидриддик газдар
  Системада өсүү жана тазалоо режимдеринин ортосунда которулуу үчүн көп багыттуу клапандар бар.

• Реакция камерасы
  Чыныгы материалдык өсүш жүрүүчү системанын жүрөгү. Компоненттерге төмөнкүлөр кирет:

  • Графит сезгич (субстрат кармоочу)

  • Жылыткыч жана температура сенсорлору

  • Жергиликтүү мониторинг үчүн оптикалык порттор

  • Вафлилерди автоматтык түрдө жүктөө/түшүрүү үчүн робот колдор

• Өсүүнү көзөмөлдөө системасы
  Программалануучу логикалык контроллерлерден жана хост компьютерден турат. Булар жайгаштыруу процессинде так мониторингди жана кайталанууну камсыз кылат.

• Жергиликтүү мониторинг
  Пирометрлер жана рефлектометрлер сыяктуу аспаптар төмөнкүлөрдү өлчөйт:

  • Плёнканын калыңдыгы

  • Беттин температурасы

  • Субстраттын ийрилиги
    Булар реалдуу убакыт режиминде кайтарым байланышты жана тууралоону камсыз кылат.

• Чыгаруучу газдарды тазалоо системасы
  Коопсуздукту жана айлана-чөйрөнү коргоо эрежелерин сактоону камсыз кылуу үчүн уулуу кошумча продуктыларды термикалык ажыроо же химиялык катализ аркылуу иштетет.

Жабык жупташтырылган душ башынын (CCS) конфигурациясы:

Тик MOCVD реакторлорунда CCS конструкциясы газдарды душ башынын түзүлүшүндөгү кезектешип турган соплолор аркылуу бирдей сайып киргизүүгө мүмкүндүк берет. Бул эрте реакцияларды азайтып, бирдей аралашууну жакшыртат.

• Theайлануучу графит сусцепторуандан ары газдардын чек ара катмарын бир тектүү кылууга жардам берет, пластина боюнча пленканын бирдейлигин жакшыртат.

2. Магнетрондук чачыратуу

Магнетрондук чачыратуу – бул жука пленкаларды жана каптамаларды, айрыкча электроникада, оптикада жана керамикада кеңири колдонулган физикалык буу чөктүрүү (ФБЧ) ыкмасы.

Иштөө принциби:

1. Максаттуу материал
   Катодго коюла турган баштапкы материал — металл, оксид, нитрид ж.б. бекитилет.

2. Вакуумдук камера
   Булганууну болтурбоо үчүн процесс жогорку вакуум астында жүргүзүлөт.

3. Плазма генерациясы
   Инерттик газ, адатта аргон, плазманы пайда кылуу үчүн иондоштурулат.

4. Магнит талаасынын колдонулушу
   Иондоштуруу эффективдүүлүгүн жогорулатуу үчүн магнит талаасы электрондорду бутага жакын кармап турат.

5. Чачыратуу процесси
   Иондор бутага бомба ташташат, камера аркылуу өтүп, субстратка түшкөн атомдорду сыртка чыгарышат.

Магнетрондук чачыратуунун артыкчылыктары:

• Бирдей пленка коюучоң аймактар ​​​​боюнча.

• Комплекстүү кошулмаларды топтоо мүмкүнчүлүгү, анын ичинде эритмелер жана керамика.

• Жөнгө салынуучу процесстин параметрлерикалыңдыгын, курамын жана микроструктурасын так көзөмөлдөө үчүн.

• Жогорку сапаттагы тасмакүчтүү адгезия жана механикалык күч менен.

• Кеңири материалдык шайкештик, металлдардан оксиддерге жана нитриддерге чейин.

• Төмөн температурада иштөө, температурага сезгич субстраттар үчүн ылайыктуу.

3. Плазма менен күчөтүлгөн химиялык буу чөктүрүү (PECVD)

PECVD кремний нитриди (SiNx), кремний диоксиди (SiO₂) жана аморфтук кремний сыяктуу жука пленкаларды чөктүрүү үчүн кеңири колдонулат.

Принцип:

PECVD системасында прекурсордук газдар вакуумдук камерага киргизилет, ал жердежаркыроочу разряд плазмасыколдонуу менен түзүлөт:

• Радиожыштык дүүлүктүрүү

• Туруктуу туруктуу жогорку чыңалуу

• Микротолкундуу же импульстук булактар

Плазма газ фазасындагы реакцияларды активдештирип, жука пленканы пайда кылуу үчүн субстратта чөкмө пайда болгон реактивдүү түрлөрдү пайда кылат.

Депозиттөө кадамдары:

1. Плазманын пайда болушу
   Электромагниттик талаалар менен дүүлүккөн прекурсордук газдар реактивдүү радикалдарды жана иондорду пайда кылуу үчүн иондошот.

2. Реакция жана транспорт
   Бул түрлөр субстратка карай жылып баратканда экинчилик реакцияларга дуушар болушат.

3. Беттик реакция
   Субстратка жеткенде, алар адсорбцияланат, реакцияга кирет жана катуу пленканы пайда кылат. Айрым кошумча продуктылар газ түрүндө бөлүнүп чыгат.

PECVD артыкчылыктары:

• Эң сонун бирдейликпленканын курамы жана калыңдыгы боюнча.

• Күчтүү адгезияал тургай, салыштырмалуу төмөн температурада да.

• Жогорку чөкмө көрсөткүчтөрү, аны өнөр жай масштабындагы өндүрүшкө ылайыктуу кылат.

4. Жука пленканы мүнөздөө ыкмалары

Жука пленкалардын касиеттерин түшүнүү сапатты көзөмөлдөө үчүн абдан маанилүү. Жалпы ыкмаларга төмөнкүлөр кирет:

(1) Рентген дифракциясы (РД)

• МаксатыКристаллдык түзүлүштөрдү, торчо константаларын жана багыттарын талдоо.

• ПринципБрэгг мыйзамына негизделген, рентген нурларынын кристаллдык материал аркылуу кантип дифракцияланышын өлчөйт.

• КолдонмолорКристаллография, фазалык анализ, деформацияны өлчөө жана жука пленканы баалоо.

(2) Сканерлөөчү электрондук микроскопия (SEM)

• МаксатыБеттин морфологиясын жана микроструктурасын байкаңыз.

• Принцип: Үлгү бетин сканерлөө үчүн электрондук нурду колдонот. Аныкталган сигналдар (мисалы, экинчилик жана артка чачыраган электрондор) беттин деталдарын ачып берет.

• КолдонмолорМатериал таануу, нанотехнология, биология жана бузулууларды талдоо.

(3) Атомдук күч микроскопиясы (АКМ)

• МаксатыАтомдук же нанометрдик чечилиштеги сүрөт беттери.

• ПринципКурч зонд туруктуу өз ара аракеттешүү күчүн сактап туруу менен бетти сканерлейт; вертикалдуу жылышуулар 3D топографияны жаратат.

• КолдонмолорНаноструктураларды изилдөө, беттин оройлугун өлчөө, биомолекулярдык изилдөөлөр.